كيف يتم الكشف عن الثقوب السوداء

الثقب الأسود يتميز بجاذبية قوية جدا بحيث لايمكن لأي شيء ولا حتى الجسيمات أو موجات الإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء الإفلات منه، كيف يتم الكشف عن الثقوب السوداء؟

4 إجابات

تعتبر الثقوب السوداء من أغرب وأجمل الأجسام في الفضاء الخارجي. فهي كثيفة للغاية وجاذبيتها كبيرة لدرجة أنها تجذب كلّ ما يمكن أن يقترب منها.

كان ألبرت أينشتاين هو أول من تنبأ بوجود ثقوب سوداء في عام 1916 عندما وضع نظرية النسبية العامة. وصاغ مصطلح الثقب الأسود الفلكي الأمريكي جون وايلر عام 1967

ومن ثم في العاشر من أبريل/نيسان عام 2019 أعلن مشروع “إيفينت هواريزن تلسكوب” عن الكشف عن أول صورة لثقب أسود وكانت بالفعل لحظة تاريخية. لكن الكشف عن الثقوب السوداء هو أمر في غاية الصعوبة لأن رؤية الأشياء التي لا تعكس الضوء أمر ليس بالسهل، ويؤدي هذا الأمر إلى تحدي للعلماء لأن أدواتهم تعتمد عادة على الضوء (سواء الضوء المرئي أو الموجات اللاسلكية أو الأشعة السينية أو الأشعة تحت الحمراء) لمراقبة الفضاء.

في الوقت الحالي، يكشف العلماء عن الثقوب السوداء من خلال الكشف عن الإشعاع عالي الطاقة المنبعث من المواد التي تسقط فيها. فقبل أن تتجاوز المادة نقطة اللاعودة الخاصة بالثقب الأسود (تدعى أيضًا أفق الحدث)، يمكن للإشعاعات التي تصدرها المواد أن تهرب من الثقب الأسود. ولكن يأمل العلماء أن يتمكنوا بعد عقد من الزمن من اكتشاف الثقوب السوداء من خلال النظر في اعوجاج الزمكان الذي خلقته الجاذبية الهائلة لتلك الثقوب.

أكمل القراءة

لا بد أنك سمعت كثيرًا عن الثقوب السوداء في الفضاء، والتي استطاع العلماء لأول مرة تصوير أحدها في عام 2019. فالثقب الأسود هو مكان شديد الكثافة ويتميز بقوة جذب عالية جدًا، حيث أنه قادر على جذب وابتلاع كافة الأشياء التي تقترب منه كالمركبات الفضائية أو الكواكب أو النجوم، والضوء أيضًا لا يمكنه الهروب منه. وأول من تنبأ بوجود الثقب الأسود هو العالم ألبرت أينشتاين من خلال نظريته النسبية العامة في عام 1916؛ أما مصطلح الثقب الأسود فقد ظهر في عام 1967 من قبل العالم جون ويلر، وبقيت هذه الاكتشافات نظرية إلى أن تم اكتشاف أول ثقب أسود في عام 1971.

يوجد طريقتان أساسيتان لاكتشاف الثقب الأسود وهما:

  • الطريقة الأولى: هي من خلال تأثير الجاذبية، أي أنه على سبيل المثال في مركز درب التبانة هناك بقعة فارغة تدور النجوم حولها كأنها كتلة كثيفة جدًا، هذه البقعة هي المكان الذي يوجد فيه الثقب الأسود.
  • الطريقة الثانية: هي بمراقبة سقوط المادة في الثقب الأسود، إذ إنه عند سقوط المادة تستقر في قرص حول الثقب الأسود وتدور بسرعة كبيرة وتحول بعض الطاقة المحررة من السقوط إلى ضوء، والذي يمكننا رؤيته في الأشعة السينية.

يشير العلماء إلى أن الثقوب السوداء تشكلت منذ بداية الكون، حيث أن الثقوب السوداء النجميّة تشكلت من نهاية حياة النجوم وانفجارها وانهيارها مشكلّةً هذه الثقوب، أما الثقوب السوداء الضخمة والفائقة الكتلة لا يزال تشكلها أمرًا محيرًا للعلماء حتى أيامنا هذه، إذ يعتقد بعض العلماء أنها تشكلّت في نفس وقت تشكل المجرات.

أكمل القراءة

عالم الفضاء واسعٌ جدًا وفيه الكثير من الأشياء التي ما زالت تشكل جدلًا بين العلماء إلى يومنا هذا، إحداها ما يدعى بالثقوب السوداء وهي تمثل المساحات الواسعة في الفضاء والتي تبلغ عندها الجاذبية أعلى قيمها، حيث تجذب جميع الأجسام أو النجوم أو المواد بمجرد اقترابها منها حتى الضوء فإنه ينفذ منها ولا يستطيع الهروب من قوى جذبها، وهذا ما يفسر عدم رؤيتها إلا بأدوات خاصة تساعد في الكشف عنها ورؤيتها ومراقبتها، مثل تلسكوب أفق الحدث.

طريقة الكشف عن الثقوب السوداء:

كان العالم إينشتاين قد توقع ظهور الثقوب السوداء حين وضع النظريّة النسبيّة العامة، والتي تبين أنه عندما يموت نجمٌ كبير الحجم فغالبًا ما يترك خلفه لبًّا صغير الحجم وكثيفًا أيضًا، وبيّنت معادلات النظريَّة بأن كتلة النواة عندما تكون أكبر من ثلاثة أضعاف كتلة الشمس فتصبح قوة الجاذبيّة طاغيةً على القوى الأخرى؛ الأمر الذي يؤدي لتكون الثقب الأسود.

يمكن اكتشاف وجود الثقوب السوداء من خلال الكشف عن مدى تأثيرها على المواد القريبة منها، فمثلًا حين يمرُّ الثقب الأسود عبر المادة بين النجوم يقوم بجذب تلك المادة بعملية التراكم، فيؤدي لتمزق النجوم وسحبها باتجاهه.

بالإضافة إلى ذلك يمكن أن يتم الكشف عن الثقوب السوداء الكبيرة عند حدوث تصادمات نجميّة، ففي عام 2004 لاحظ التلسكوب التابع لوكالة ناسا ومضاتٍ من الضوء القوي وهي عبارة عن انفجارات أشعة غاما وبعد جمع البيانات من قبل العلماء توصلوا إلى نتيجة تفيد بأن تلك الانفجارات القوية تتشكل عند تصادم جسم نيتروني مع ثقب أسود مما يشكل ثقبًا أسودًا آخر.

أكمل القراءة

الكشف عن الثقوب السوداء

تتشكل الثقوب السوداء في الفضاء انطلاقاً من النجوم المنهارة التي تنضغط وتتكثف ضمن مساحة صغيرة جداً وينتج عنها قوى جاذبية هائلة تسحب كل الأجسام والمواد التي تمر من قربها باتجاهها، تكون قوة السحب كبيرة جداً بحيث لا يستطيع حتى الضوء الخروج منها، ولذلك فهي غير مرئية ولا يستطيع الإنسان تميزها بالعين المجردة.

تشكلت هذه الثقوب منذ تشكل الكون ولكن لم تكتشف حتى تطور تقنيات الرصد الفلكي حيث تمكن العلماء من الكشف عن الثقوب السوداء عن طريق مراقبة تأثير قوة الجاذبية الهائلة التي تمارسها هذه الثقوب على النجوم والغازات الموجودة حولها، يتم رصد نوع هذه الحركة هل هي دورانية أم عشوائية.

عندما يقترب نجم من ثقب أسود في الفضاء تحدث العديد من التغيرات وينتج ضوء عالي الطاقة لا يمكن رؤيته بالعين المجردة، ولكن يستخدم العلماء الأقمار الصناعية والتلسكوبات المقربة القادرة على جمع الكثير من الإضاءة وبدقة عالية جداً وبشكل مخصص من أجل الكشف عن الثقوب السوداء.

تتفاوت الثقوب السوداء بأحجامها، ويعادل حجم أصغر الثقوب السوداء حجم ذرة واحدة، ولكن بكتلة كبيرة جداً، كما يمكن أن تتواجد هذه الثقوب بأحجام كبيرة وتسمى عندها “بالنجمية” حيث تصل كتلتها إلى ألاف أضعاف كتلة الشمس.

تسمى أكبر الثقوب السوداء “فائقة الكتلة”، إذ تعادل كتلتها أكثر من مليون ضعف من كتلة الشمس، وقد أثبت العلماء وجود ثقب أسود هائل في مركز كل مجرة كبيرة، بما في ذلك مجرة درب التبانة التي تحتوي في مركزها على ثقب أسود تعادل كتلته أربعة ملايين شمس.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف يتم الكشف عن الثقوب السوداء"؟